Juvenilní hormon a jeho funkce v dlouhověkosti včel

Eliška MORAVCOVÁ

Bachelor's thesis

Juvenile hormone and its function in longevity of honey bees

Abstract:

Juvenilní hormon je lipofilní seskviterpenoidní látka, která se podílí na metamorfóze, rozmnožování, polymorfismu a tvorbě kast ve včelstvu. Ovlivňuje syntézu vitellogeninu v tukovém tělese a má vliv na dlouhověkost včel. Nejvyšší hladiny juvenilního hormonu byly zaznamenány u létavek, pak u mladušek a nejmenší hodnoty u matky. V průběhu roku se ve včelstvu vystřídají dvě generace dělnic, krátkověké letní včely a dlouhověké zimní včely. Letní generace včel má v hemolymfě vyšší hladinu juvenilního hormonu a nižší hladinu vitellogeninu oproti zimní generaci včel. Juvenilní hormon lze stanovit imunochemicky metodou ELISA, radioimunoanalýzou, kapalinovou a plynovou chromatografií. Tato práce se zabývá optimalizací metody vysokoúčinné kapalinové chromatografie ve spojení s ionizací elektrosprejem a hmotnostním analyzátorem doby letu (UHPLC-ESI-QTOF) pro stanovení juvenilního hormonu III. V teoretické části práce je zpracována literární rešerše o poznatcích juvenilního hormonu a dlouhověkosti včel. V Experimentální části se optimalizovala metoda UHPLC-ESI-QTOF pro stanovení juvenilního hormonu III. Byla změřena hmotnostní spektra po přímém nástřiku standardu juvenilního hormonu III do hmotnostního spektrometru. Experimentální hmotnostní spektra odpovídala hodnotami m/z přepokládaným hodnotám, které byly spočítány v programu Compass Isotope Pattern. Nejintenzivnější pík představoval adukt juvenilního hormonu III se sodíkem, dále byly zaznamenány píky pro protonizovaný juvenilní hormon III a jeho protonizovaný dimer. Optimalizace chromatografické separace proběhla na koloně s reverzní fází ARION Polar? C18. Byl zjištěn retenční čas standardu juvenilního hormonu III a hmotnostní spektra standardu v eluovaném píku. Nejintenzivnější pík hmotnostního spektra představoval ion o m/z = 235,1751, na který se juvenilní hormon III samovolně v průběhu ionizace rozpadá. Po fragmentaci protonizované molekuly juvenilního hormonu III se získalo MSMS spektrum, v němž nejintenzivnější pík odpovídal fragmentu o m/z = 153,1353. Extrakce juvenilního hormonu III z Apis mellifera se provedla několika extrakčními činidly (hexan; aceton; chloroform; směs hexan-voda; směs hexan-methanol; směs chloroform - voda). Juvenilní hormon III se ale v žádném vzorku nepodařilo detekovat. Metodu extrakce juvenilního hormonu III je potřeba dále optimalizovat.

Abstract:

Abstract Juvenile hormone is a lipophilic sesquiterpenoid substance involved in metamorphosis, reproduction, polymorphism and caste formation in bee colonies. It affects the synthesis of vitellogenin in the fat body and the longevity of bees. The highest levels of the juvenile hormone are in foraging bees, then in nurse bees, and the lowest levels are in queens. Two populations of honeybees change in a hive during the year: short-lived summer bees and long-lived winter bees. The summer generation of bees has higher levels of juvenile hormone and lower vitellogenin levels in hemolymph compared to the winter generation of bees. The juvenile hormone can be determined immunochemically by ELISA, radioimmunoassay, liquid and gas chromatography. The thesis aims to optimize themethod of high-performance liquid chromatography in conjunction with electrospray ionization and quadrupole-time-of-flight mass spectrometry (UHPLC - ESI - QTOF) for the determination of juvenile hormone III. The theoretical part of the thesis is a literature search on bees' juvenile hormone and longevity. In the experimental part, the UHPLC - ESI - QTOF method was optimized to determine juvenile hormone III. The mass spectra were measured after direct injection of the juvenile hormone III standard into the mass spectrometer. The experimental mass spectra corresponded to m/z values calculated in the Compass Isotope Pattern program. The most intense peak was the adduct of juvenile hormone III with sodium, followed by peaks for protonated juvenile hormone III and its protonated dimer. Chromatographic separation optimization was performed on ARION Polar? C18 reverse-phase column. The retention time of the juvenile hormone III standard and the mass spectrum of the standard were determined in the eluted peak. The most intense peak of the mass spectrum was the ion m/z = 235,1751, to which juvenile hormone III spontaneously breaks down during ionization. After the fragmentation of the protonated juvenile hormone III molecule, the MSMS spectrum was obtained in which the intensest peak corresponded to a fragment m / z = 153,1353. Extraction of juvenile hormone III from Apis mellifera was performed with several extraction reagents (hexane; acetone; chloroform; hexane-water; hexane-methanol; chloroform-water). The juvenile hormone III was not detected in any sample. The juvenile hormone III extraction method needs to be further optimized.

Keywords

Včela medonosná, hormonální regulace, vitellogenin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jiří Danihlík, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry